專利名稱：Modbus通信集中器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數據集中器，尤其是一種應用于工業(yè)現場連接大量支持Modbus協議的Modbus通信集中器。
背景技術：
目前在大多數工業(yè)控制現場，中央控制器需要連接大量的終端設備，比如電表，水表，氣表等用戶計量裝置。這類終端設備一般都具備Modbus協議通信功能，由于種類多，數 量大，對于中央控制器的設置和編程變得非常復雜；由于中央控制器的接口資源有限，往往將所有終端設備連接到一個通訊接口，如果一個終端設備接口出現故障，往往會造成整個通信網絡癱瘓，這給后期維護帶來不便。

發(fā)明內容
針對上述不足，本發(fā)明提供了一種Modbus通信集中器，其不僅集成度高、可靠性強，而且配置靈活、維護成本低。為了解決上述存在的技術問題，本發(fā)明采用下述技術方案一種Modbus通信集中器，其特征是，包括殼體，設置在殼體上的通信接口以及設置在殼體內的中央控制單元、隔離電源模塊、數據存儲單元、485通信單元、CAN通信單元和以太網通信單元，所述隔離電源模塊、數據存儲單元、485通信單元、CAN通信單元和以太網通信單元分別與中央控制單元連接；所述通信接口包括485接口、CAN接口和以太網接口，所述485接口與485通信單元連接并接入外部的485總線，所述CAN接口與CAN通信單元連接并接入外部的CAN總線，所述以太網接口與以太網通信單元連接并接入外部的以太網總線。進一步地，所述通信接口包括主機接口和從機接口，所述主機接口與從機設備連接，用以采集從機設備數據；所述從機接口與上位機連接，用以將數據上傳。進一步地，所述主機接口包括多路相互電氣隔離并且支持標準Modbus通信協議的485接口。進一步地，所述從機接口包括一路支持標準Modbus協議的RS485接口、一路支持CANModbus協議的CAN接口和一路支持TCP Modbus協議的以太網接口。進一步地，所述中央控制單元包括ARM主控芯片STM32F107。本發(fā)明的有益效果是，采用上述結構后，本發(fā)明作為主機，可以連接大量支持RS485modbus從機協議的設備，通過簡單的配置從機地址表就可以實現從機設備的數據采集；作為從機，有485接口，CAN接口和以太網接口，接口豐富，用CAN或以太網進行數據傳輸，不僅傳輸速度快，可靠性高，而且可以組網，將數據傳輸到主機端。本發(fā)明具有集成度高、可靠性強、配置靈活和維護成本低的特點，便于對大量終端設備進行集中管理，增強了數據采集、處理和傳輸的穩(wěn)定性。


圖I是本發(fā)明一具體應用的結構示意圖；圖2是本發(fā)明所述Modbus通信集中器的原理框圖；圖3是本發(fā)明所述中央控制單元的電路原理圖；圖4是本發(fā)明所述存儲器單元的電路原理圖；圖5是本發(fā)明所述485通信單元的電路原理圖；圖6是本發(fā)明所述CAN通信單元的電路原理圖；圖7是本發(fā)明所述以太網通信單元的電路原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述圖I是本發(fā)明一具體應用的結構示意圖。如圖I所示，本發(fā)明一具體應用在的工業(yè)現場，該工業(yè)現場包括多種終端設備，如電表、水表、氣表、燃氣表等用戶計量表，每一種終端設備可以有多臺，終端設備均具備RS485總線接口，同時支持標準Modbus協議?，F場連線可以根據就近原則，將多臺不同設備終端，按總線的連接方式連接到Modbus通信集中器的一個主機接口。Modbus通信集中器提供了多種從機接口，包括RS485從機接口，CAN總線從機接口，以太網從機接口，可以方便靈活的連接到上位機。所述的主機接口和從機接口之間，多路RS485主機接口之間都是電氣隔離的，這樣就保證了一路故障不會導致整個網絡癱瘓，提高了整個系統(tǒng)的可靠性。圖2是本發(fā)明所述Modbus通信集中器的原理框圖。如圖2所示，本發(fā)明的一種Modbus通信集中器，包括殼體，設置在殼體上的通信接口以及設置在殼體內的中央控制單元、隔離電源模塊、數據存儲單元、485通信單元、CAN通信單元和以太網通信單元，所述隔離電源模塊、數據存儲單元、485通信單元、CAN通信單元和以太網通信單元分別與中央控制單元連接；所述通信接口包括485接口、CAN接口和以太網接口，所述485接口與485通信單元連接并接入外部的485總線，所述CAN接口與CAN通信單元連接并接入外部的CAN總線，所述以太網接口與以太網通信單元連接并接入外部的以太網總線。所述隔離電源模塊將輸入220V交流電轉換為5V直流，為整個系統(tǒng)供電。其中，所述通信接口包括主機接口和從機接口，所述主機接口包括多路相互電氣隔離并且支持標準Modbus通信協議的485接口，主機接口與從機設備連接，用以采集從機設備數據；所述從機接口包括一路支持標準Modbus協議的RS485接口、一路支持CAN Modbus協議的CAN接口和一路支持TCP Modbus協議的以太網接口，從機接口與上位機連接，用以將數據上傳。圖3是本發(fā)明所述中央控制單元的電路原理圖。如圖3所示，所述中央控制單元U200采用的32位ARM主控芯片STM32F107，運算速度快，性價比高，并提供豐富的常用外設接口。圖4是本發(fā)明所述存儲器單元的電路原理圖。如圖4所示，所述數據存儲單元主要由一片EEPROM組成，將系統(tǒng)運行的配置數據和從機地址列表實時保存。圖5是本發(fā)明所述485通信單元的電路原理圖。如圖5所示,所述RS485通信電路主要由一片ADM2483芯片組成，該芯片是基于磁隔離技術的隔離型RS-485收發(fā)芯片，內部集成了三通道的數字隔離器，節(jié)點數可允許多達256個，最高傳輸速率可達500Kbps。D804、D805組成485接口防浪涌保護電路，提高電路的可靠性。電路中的兩路電源為隔離電源。
圖6是本發(fā)明所述CAN通信單元的電路原理圖。如圖6所示,所述CAN通信電路主要由一片SN65HV230芯片組成，該芯片適用于較高通訊速率、良好抗干擾能力和高可靠性CAN總線的串行通信。該收發(fā)器具有差分收發(fā)能力，最高速率可達IMb/s，加之其電氣連接十分簡單，因而具有良好的實用性。廣泛用于汽車、工業(yè)自動化、UPS控制等領域。電路中的兩路電源為隔離電源。圖7是本發(fā)明所述以太網通信單元的電路原理圖。如圖7所示，所述以太網通信電路主要由一片以太網物理層芯片DP83848(U813)和以太網隔離變壓器接口(J812)組成。DP83848是美國國家半導體公司生產的一款魯棒性好、功能全、功耗低的10 / IOOMbps單路物理層(PHY)器件。它支持MII (介質無關接口)和RMII (精簡的介質無關接口)，使設計更簡單靈活；同時，支持10BASE T和100BASE-TX以太網外設，對其他標準以太網解決方案有良好的兼容性和通用性。所述以太網隔離變壓器型號為HR11105A，是自帶LED燈的網絡變壓器，它在網絡模塊上所起的作用主要有兩個一是傳輸數據，它把PHY送出來的差分信號用差模耦合的線圈耦合濾波以增強信號，并且通過電磁場的轉換耦合到不同電平的連接網線的另外一端；一是隔離網線連接的不同網絡設備間的不同電平，以防止不同電壓通 過網線傳輸損壞設備。除此之外，還能對設備起到一定的防雷保護作用。本發(fā)明旨在為連接大量支持Modbus協議的終端設備而設計。本發(fā)明設置了主機接口和從機接口，主機接口由多個RS485接口組成，通過系統(tǒng)預設通信地址和從機地址列表，實時采集連接的Modbus從機終端設備，并對采集到的數據重新整理和排列，并保存到數據存儲器中；從機接口包括RS485從機接口、CAN總線接口和以太網接口，可以靈活得與上位機設備相連，實現數據地采集、集中整理和傳送功能。
權利要求
1.ー種Modbus通信集中器，其特征是，包括殼體，設置在殼體上的通信接ロ以及設置在殼體內的中央控制單元、隔離電源模塊、數據存儲単元、485通信単元、CAN通信単元和以太網通信単元，所述隔離電源模塊、數據存儲単元、485通信単元、CAN通信単元和以太網通信單元分別與中央控制單元連接；所述通信接ロ包括485接ロ、CAN接口和以太網接ロ，所述485接ロ與485通信單元連接并接入外部的485總線，所述CAN接ロ與CAN通信單元連接并接入外部的CAN總線，所述以太網接ロ與以太網通信単元連接并接入外部的以太網總線。
2.根據權利要求I所述的ー種Modbus通信集中器，其特征是，所述通信接ロ包括主機接口和從機接ロ，所述主機接ロ與從機設備連接，用以采集從機設備數據；所述從機接ロ與上位機連接，用以將數據上傳。
3.根據權利要求2所述的ー種Modbus通信集中器，其特征是，所述主機接ロ包括多路相互電氣隔離并且支持標準Modbus通信協議的485接ロ。
4.根據權利要求2所述的ー種Modbus通信集中器，其特征是，所述從機接ロ包括一路支持標準Modbus協議的RS485接ロ、一路支持CAN Modbus協議的CAN接口和一路支持TCPModbus協議的以太網接ロ。
5.根據權利要求I或2所述的ー種Modbus通信集中器，其特征是，所述中央控制單元包括ARM主控芯片STM32F107。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Modbus通信集中器，它包括殼體，設置在殼體上的通信接口以及設置在殼體內的中央控制單元、隔離電源模塊、數據存儲單元、485通信單元、CAN通信單元和以太網通信單元，所述通信接口包括485接口、CAN接口和以太網接口。本發(fā)明作為主機，可以連接大量支持RS485modbus從機協議的設備，通過簡單的配置從機地址表就可以實現從機設備的數據采集；作為從機，有485接口，CAN接口和以太網接口，接口豐富，用CAN或以太網進行數據傳輸，不僅傳輸速度快，可靠性高，而且可以組網，將數據傳輸到主機端。本發(fā)明具有集成度高、可靠性強、配置靈活和維護成本低的特點，便于對大量終端設備進行集中管理。
文檔編號G05B19/418GK102736605SQ20121022259
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月30日 優(yōu)先權日2012年6月30日
發(fā)明者李鋼 申請人:李鋼